微波部件微放电效应综述

介绍了微放电效应的基本机理和研究状况,讨论了微放电效应的危害性和防护措施,指出了微放电效应研究的重要意义,并对微放电效应在工程上的一些应用作了简单介绍。最后说明微放电效应的一些需要继续研究的方向。

微放电效应预测研究

分析了几种类型结构方同轴线的特性,利用FDTD数值方法对方同轴线的微放电效应阈值电平进行预测计算,并给出了阈值曲线。结合实验数据说明了预测方法是有效的,该阈值曲线可以作为微放电效应部件设计参考曲线。

方同轴线内微放电效应预测

运用FDTD方法分析并计算了方同轴线内部的射频电场。根据微放电效应的基本方程对方同轴线内部的微放电阈值电平进行了预测 ,并和实验数据作了比较。结果表明该预测方法是有效的 ,能够满足工程上的应用。

微波部件的微放电效应检测系统

随着航天技术的快速发展,对微波部件载荷的功率容量要求越来越高,部件受微放电效应影响的问题越来越突出,建立有效的微放电检测手段显现的尤为迫切。在此背景下研制了一套微波部件的微放电效应检测系统,主要采用前向/后向功率检测法及调零检测法实现微放电的检测。首先介绍了微放电产生的机理及危害,其次从检测原理、系统的总体设计及调零装置的设计等3方面对系统研制的基本思路进行了阐述,最终通过实验验证表明系统能够良好的实现单载波状态下无源微波部件的微放电效应检测。

星用大功率微波铁氧体器件微放电效应及抑制

介绍了微放电效应的产生机理和条件,以及大功率铁氧体器件微放电效应研究现状。重点介绍了星用大功率铁氧体器件微放电效应的抑制措施,包括设计、材料、工艺及生产控制,以期为相关器件微放电抑制提供指导。

调零微放电效应的检测原理及试验验证

目前国内已研制出微波部件的微放电效应检测系统,打破了以往测试效率低、难度大的问题,该系统采用一种前向/后向功率调零检测法,实现了微波器件的真空微放电效应的检测,但是该系统是否满足需求及提高检测灵敏度,因此,本文针对该系统进行了原理分析和试验验证,证明了国产调零微放电效应检测系统能够快速实现微放电效应的性能自动检测,且具有良好的检测灵敏度,满足了我公司产品微放电效应检测的需要。另外,凋零过程能及早的发现问题,避免了损失,提高了检测效率,降低了检测成本。

星用大功率微波铁氧体器件微放电效应及抑制

本文主要阐述了微放电效应的原理和基础组成要素,同时剖析了大功率微波铁氧体器件微放电效应的实际情况,在此基础上从设计、材料、工艺等多方面论述该微放电效应的抑制举措,期望可以为有关专业人员提供参照与借鉴.

宇航级高功率微波载荷微放电效应检测

微放电效应是一种在真空电磁环境中发生的二次电子倍增谐振放电效应,是一种发生在空间轨道航天器微波载荷系统内部的特殊电磁效应问题。近年来,针对宇航级高功率微波器部件载荷,进行微放电阈值检测越发重要。该文依托公司研制的微放电效应检测系统,首先对微放电效应产生机理、发生条件及其危害进行介绍,描述开展微放电效应检测的现实应用背景;其次,着重介绍了前向/后向功率检测法,前向/后向功率调零检测法、谐波检测法、近载波互调产物检测法、近载波噪声检测法等目前国内外主要的检测方法。随后,对检测系统组成进行了简要说明,同时对系统发展现状进行介绍;最后,结合航天器微波载荷技术发展趋势,介绍了微放电效应检测技术的后续发展情况。

微放电效应检测中的信号调零技术研究

随着空间技术的快速发展,对微波部件载荷的功率容量要求越来越高,部件受微放电效应影响的问题越来越突出,建立有效的微放电检测手段显现的尤为迫切。该文首先阐述了微放电效应检测的重要性,其次从技术原理、方法实现层面对前向/后向功率调零检测法进行了研究,最终通过实测验证表明调零技术能够有效满足大功率微放电效应检测。

电子诱发波导微放电实验研究

针对宇航微波器件功率密度越来越大,空间电子可能诱发微波器件发生微放电的潜在威胁,通过设计特殊波导结构,利用电子枪提供的种子电子入射到特殊波导内,在波导内通入大功率微波信号,利用检波器和示波器分别检测透射波形和反射波形,观察微放电现象的持续过程;改变电子入射能量,观测到不同程度的微放电现象,该电子枪提供种子电子诱发波导微放电效应的实验方法为微波器件微放电效应研究提供了重要手段。

微波部件微放电特性分析

着重分析了平行金属平板电极之间微放电效应发生过程。对空间微波重要部件矩形波导和方同轴线的微放电效应阈值进行了预测计算和对比。计算结果表明,在相同的空间通信条件下,方同轴线具有更高的阈值功率水平,在现代高功率微波通信中具有重要的应用前景。

一种抑制微放电的宽带大功率定向耦合器设计

在卫星有效载荷系统中,3 dB定向耦合器作为微波工程关键器件已得到广泛应用,而此类器件在太空真空环境中,常因真空环境下大功率工况引发的微放电效应形成谐振放电现象,影响耦合器性能与寿命,对于卫星系统日益增多的小型化及大功率需求,在器件设计时应充分考虑微放电效应并兼顾小型化要求,采用有效抑制手段以确保器件在轨稳定可靠。通过分析定向耦合器工作原理与不同结构耦合器之间的差异,阐述了真空环境下的微放电效应产生机理,针对性地采取基于奇偶模分析法的耦合线结构耦合器设计方法,选用高导热材料Rogers TC350+作为耦合器介质,利用软基板多层混压方式进行产品加工,通过仿真试验与真空环境实测,表明此类设计既具有体积小、重量轻的特点,又可有效抑制器件微放电效应,确保了耦合器的工作性能,满足卫星系统使用工况。

“微放电专刊”寄语

微放电效应是在真空条件下，电子在外加射频场胁加速下，在两金属表面间或介质表面上激发的二次电子发射与倍增效应。航天器有效载荷系统中微波部件一旦发生微放电，造成射频输出功率下降，微波传输系统驻波比增大，反射功率增加，信道阻塞，严重时物理损坏微波部件，所在通道有效载荷寿命缩短，甚至导致击穿使得航天器有效载荷失效。

基于有限元分析宇航用板间小型耐功率射频同轴连接器

连接器作为电子设备和电子元器件的重要组成部分,承担着联通部件设备之间信号的重任,连接器的可靠性和安全性直接决定了其所在设备的安全性和可靠性。SMP作为众多小型射频连接器中的一类,在解决高密度射频出线,实现板间互联方面有着其他连接器无法比拟的优势。随着用户对功率指标要求越来越高,普通SMP已经无法满足需求,因功率量级的不断提高,大功率器件在真空环境下固有的微放电效应也会越发突出。本文通过对连接器电性能仿真,功率耐受、微放电效应等分析,分析宇航用耐功率射频同轴连接器,在设计过程中对连接器耐功率和抑制微放电等技术要点进行重点分析,通过上述分析,为宇航用小型耐功率射频同轴连接器的研发提供新思路。

铝合金镀银表面粗糙化处理方法及其SEY抑制机理

目的为了有效降低空间大功率微波器件铝合金镀银表面的电子发射系数,提高空间大功率微波器件的微放电阈值。方法研究了铝基体上电化学镀银平板试样表面的两种粗糙化处理方法——微图形光刻法和直接湿化学腐蚀法,利用扫描电子显微镜和激光扫描显微镜对两类表面处理得到的多孔平板样品的粗糙形貌进行了表征,利用电流法对其表面二次电子发射(SEY)特性进行了测试分析。结果所获得的规则阵列圆孔表面和大深宽比及随机分布的粗糙表面均能够显著降低镀银表面SEY,并且工艺重复性好。与平滑银表面相比,抑制效果最好的圆孔阵列样品表面能将SEY的最大值从2.2降到1.3,E1值从50 e V增加到100e V;随机刻蚀结构能将平滑银表面SEY的最大值从2.2降至1.1,E1提升至300 e V。基于孔隙内二次电子轨迹追踪的蒙特卡洛理论模拟方法,对两种典型样品的表面二次电子陷阱效应进行了理论分析,表面SEY特性模拟规律与测试数据一致。结论光刻和湿化学刻蚀工艺制备的银表面微形貌均能有效降低镀银表面的SEY,镀银表面粗糙化处理方法能够提高卫星大功率微波部件的微放电可靠性,并不会显著增加其插损。

考虑低能电子影响的二次电子修正模型

随着微放电效应研究的不断深入,低能电子影响在微放电过程中越来越不可忽视。当前常用的微放电模型在处理低能电子问题上具有一定的局限性,为了精确模拟这一过程,在深入研究二次电子和背散射电子发射理论的基础上,分别针对材料表面条件不同引起的二次电子发射系数不确定性、低能电子的背散射系数以及电子入射角等问题进行了分析和讨论,并在此基础上建立了一个二次电子发射模型,最后通过数值计算讨论了模型的正确性和适用范围。这一模型同时考虑材料表面条件参数、低能电子的背散射系数以及入射角等因素影响,能够兼容较低能量电子的二次发射,提升微放电数值模拟的精确度和适用性,为微放电数值模拟的发展起到推进作用。

碳/钛复合薄膜结构二次电子发射规律

随着我国航天事业的发展,航天器中搭载的微波部件趋于小型化、集成化,而由此带来的微放电效应愈发显著,如何有效抑制微放电效应已成为当前研究的热点。文章使用磁控溅射技术制备了不同掺杂比例的钛/碳复合薄膜。对薄膜样品进行形貌、拉曼光谱及二次电子发射特性的测试分析。结果表明:随着金属钛掺杂比例的提高,薄膜按照柱状结构生长的规律越明显,致密度和平整度越好。结合测试结果及相关理论分析薄膜作用的机理,在碳/钛原子比为0.764时,复合薄膜的最大二次电子发射系数为1.40。碳/钛纳米复合薄膜对微放电效应具有良好的抑制效果,且具有大面积制备及工艺简单等特点。有助于未来有效载荷系统向高功率、高频段、集成化的方向发展。

L波段kW级固态功放测试技术

功率放大器广泛应用于各类型电子任务分系统,同时也可为高功率微波部件的测试提供大功率激励信号。本文首先对应用于微放电效应检测中的功放系统组成、技术指标进行说明,其次从测试原理、测试设备、附件组成及最终测试结果等方面阐述对kW固态功放系统的测试,以验证被测功放系统是否满足微放电效应检测的需求。

基于傅里叶级数的调零单元插值估计方法

随着航天技术的快速发展,航天器部件的研制要求也越来越高,对大功率微波组件的微放电效应检测也越来越严格。在微放电效应检测方法中,调零检测法的调零单元的质量起到了关键的作用。针对调零单元模拟控制模块校准点多、校准精度低的问题,提出了一种基于傅里叶级数的插值拟合方法,首先采集分布较均匀的校准数据,然后利用傅里叶拟合算法对获取的数据进行拟合,在无校准数据的位置利用拟合函数进行计算,提高了校准效率和非校准点的精度,最后用实验验证了此方法的效果。

电线、电缆、护套

Y2002-63479-885 0327619复合材料电绝缘界面评价与改进研究委员会报告文摘=Digest report of the investigation committee on assess-ment and improvement of the interface in composite elec-trical insulation[会,英]/Tanaka,T.& Goto,K.//2001 IEEE Proceedings of International Symposium onElectrical Insulating Materials.